Охлаждение влажного воздуха
4/10В герметичном сосуде с жёсткими стенками находится влажный воздух при температуре 117 °С и давлении 200 кПа, при этом количество водяных паров равно количеству сухого воздуха. Сосуд медленно охлаждают. Зависимость давления насыщенных паров воды от температуры приведена на графике ниже. Объёмом образующейся в результате конденсации воды по сравнению с объёмом сосуда можно пренебречь.
В ответе на вопрос любого пункта задачи следует указывать номер столбца таблицы, в котором стоит значение, наиболее близкое к найденному вами.
Чему равна влажность воздуха \(\varphi\) в начальный момент?
При какой температуре \(t\) начнётся конденсация пара?
Чему будет равно давление \(p\) в сосуде при температуре 0 °C?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПока конденсации нет, объём постоянен, и парциальное давление пара меняется пропорционально абсолютной температуре. Нанесите эту прямую на график давления насыщенных паров.
Ответ1) 5; 2) 3; 3) 4.
РешениеВ начальный момент количество паров равно количеству сухого воздуха, поэтому их парциальные давления равны 100 кПа. Давление насыщенного пара воды, судя по графику, при температуре 117 °С равно 180 кПа, следовательно относительная влажность воздуха в начальный момент равна \(\varphi = \dfrac{100}{180} \approx 56\ \%\). Наиболее близкое к найденному значение стоит в столбце номер 5.
До начала конденсации парциальное давление пара при охлаждении изменяется также, как давление воздуха, — прямо пропорционально абсолютной температуре: \[p_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{100\text{ кПа}}{390}\cdot(t + 273),\] где \(t\) — температура в градусах Цельсия. Построив прямую, задаваемую этой формулой, находим точку её пересечения с кривой насыщения и определяем искомую температуру: \(t \approx 98\) °С. Выбрать следует столбец номер 3.
При температуре 0 °С давление насыщенного пара воды составляет менее 2 кПа, в то же время парциальное давление сухого воздуха равно 70 кПа, следовательно подходящее значение стоит в столбце номер 4.
Похожие задачи
- Влажность выхлопа отопления МОШ 2012/13, 10 кл.
- Дирижабль и влажность воздуха МОШ 2020/21, 11 кл.